Kırmızı çamurun çimento bazlı solidifikasyon/stabilizasyonu: Ağır metallerin sızma özellikleri

Öz

Bu çalışmada, Konya Seydişehir Alüminyum Fabrikası’nda üretim sonucu oluşan kırmızı çamurun bertarafına ve geri kazanımına yönelik olarak solidifikasyon/stabilizasyon prosesinin uygunluğu araştırılmıştır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle kırmızı çamurun fiziksel ve kimyasal özellikleri ortaya konulmuştur. Solidifikasyon amacıyla, farklı oranlarda kırmızı çamur, çimento ile karıştırılarak harç üretilmiştir. Üretilen katılaştırılmış materyal sızma testine tabi tutularak stabilitesi incelenmiştir. Sızma testi sonuçlarına göre, katılaştırılmış materyalin depolanabilirliği değerlendirilmiştir. Katılaştırılmış materyalin sızma konsantrasyonlarının kırmızı çamurunkinden daha düşük olduğu bulunmuştur. Ayrıca üretilen materyalin inşaat yapı malzemesi olarak değerlendirilip değerlendirilemeyeceğinin tespiti için katılaştırılmış numuneye eğilme ve basınç dayanım testleri uygulanmıştır. Bu çalışma,  kırmızı çamurun solidifikasyon/stabilizasyon prosesinde %5 katkı oranında harç üretiminde kullanılması durumda inşaat yapı malzemesi olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Bu nedenlerden dolayı, solidifikasyon/stabilizasyon prosesinin başarıyla tamamlandığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Basınç dayanımı,Bertaraf,Kırmızı çamur,Sızma testi,Solidifikasyon/Stabilizasyon

Cement-Based solidification/stabilization of red mud: Leaching properties of heavy metals

Abstract

In this study, convenience of solidification / stabilization process for disposal and recycling of the red mud produced from Konya Seydişehir Aluminum Plant were examined. For this purpose physical and chemical properties of the red mud was primarily demonstrated. In order to solidification, mortar was produced with diffirent ratios of red mud by blending with cement. The stabilization of solidified material was examined via leaching test. According to the results of leaching test, landfilling of the solidified material was evaluated. It was found that leaching concentrations of solidified materials was lower than that of red mud. Furthermore, bending and compressive strength tests were carried out for the determination of whether solidified samples could be considered as construction materials. This study showed that red mud could be used as a construction material when the red mud was used with a blend ratio of 5% in the solidification/stabilization process for production of mortar.  For these reasons, it was determined that the solidification/stabilization process completed successfully.

Keywords

• Compressive strength,Disposal,Leaching test,Solification/Stabilization,Red mud

References

1. Tınmaz Köse E, Akyıldız, A, Yıldız, A. Kayacan Ü. “Kırmızı çamurun geri kazanımı amacıyla bir uygulama örneği: solidifikasyon/stabilizasyon”. 1. Uluslararası Mühendislik Mimarlık ve Tasarım Kongresi, Kocaeli, 13-14 Kasım 2015.
2. Kogbara RB, Ayotamuno JM, Onuomah I, Ehio V, Damka TD. “Stabilisation/Solidification and bioaugmentation treatment of petroleum drill cuttings”. Applied Geochemistry, 71, 1-8, 2016.
3. Conner JR, Hoeffner SL. “A critical review of stabilization/solidification technology”. Critical Reviews Environmental Science Technology, 28, 397-462, 1998.
4. Wang FH, Zhang F, Chen YJ, Gao J, Zhao B. “A comparative study on the heavy metal solidification/stabilization performance of four chemical solidifying agents in municipal solid waste ıncineration fly ash”. Journal of Hazardous Materials, 300, 451-458, 2015.
5. Saltabaş F, Tombul B, Yazgan MZ, Yüksel F. “Tehlikeli atık yönetimi ve bertaraf teknolojileri”. Tehlikeli Atık Yönetimi Eğitimi, İstanbul, Türkiye, 28 Kasım 2012.
6. Salihoğlu G. Ağır Metal İçeren Çelik Sanayii Atıklarının Stabilizasyonu ve Solidifikasyonu. Doktora Tezi, Uludağ Üniversitesi, Bursa, Türkiye, 2007.
7. Aksu S. Kırmızı Çamur Bileşenlerinin Hidroklorik Asit Çözeltisindeki Çözünürlükleri. Yüksek Lisans Tezi, SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Türkiye, 2001.
8. Seydişehir ETİ Alüminyum Tesisleri. “Konya Seydişehir Eti Alüminyum Fabrikası Raporu”. Seydişehir, Konya, Türkiye, 2016.

9. Tosun O. Kütahya Seyitömer Bitümlü Şistinin Düşük Yoğunluklu Polietilenle (Dype) Karışımının, Farklı Sıcaklıklarda Pirolizinden Elde Edilen Sıvı Fazların Karakterizasyonu. Master Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2010.
10. Öztürk M. “Kullanılmış alüminyum malzemelerin geri kazanılması”. Çevre ve Orman Bakanlığı, 2005.
11. Kumar S, Kumar R, Bandopadhyay A. “Innovative methodologies for the utilisation of wastes from metallurgical and allied industries”. Resources, Conservation and Recycling, 48(4), 301-314, 2006 .
12. Jamieson EJ, Penna B, Riessen A, Nikraz H. “The development of bayer derived geopolymers as artificial aggregates”. Hydrometallurgy, 170, 74-81, 2017.
13. Singh M, Upadhayay SN, Prasad PM. “Preparation of special cements from red mud”. Waste Management, 16(8), 665-670, 1996.
14. Gordon JN, Pinnock WR, Moore MM. “A peliminary ınvestigation of strength development in jamaican red mud composites”. Cement and Concrete Composites, 18(6), 371-379, 1996.
15. Pera J, Boumaza R, Ambroise J. “Development of a pozzolanic pigment from red mud”. Cement and Concrete Research, 27(10), 1513-1522, 1997.
16. Apak R, Tütem E, Hügül M, Hizal J. “Heavy metal cation retention by unconventional sorbents (red muds and fly ashes)”. Water Research, 32(2), 430-440, 1998.
17. Pan Z, Cheng L, Lu Y, Yang N. “Hydration products of alkali-activated slag-red mud cementitious material”. Cement and Concrete Research, 32(3), 357-362,2002.
18. Brunori C, Cremisini C, Massanisso P, Pinto, V, Torricelli L. “Reuse of a treated red mud bauxite waste: studies on environmental compatibility”. Journal of Hazardous Materials, 117(1), 55-63, 2005.
19. Akıncı A, Artır R. “Characterization of trace elements and radionuclides and their risk assessment in red mud”. Materials Characterization, 59(4), 417-421, 2008.
20. Yao Y, Yu L, Liu, Y, Jiang S, Feng C, Rafanan E. “Characterization on a cementitious material composed of red mud and coal industry byproducts”. Construction and Building Materials, 47, 496-501. 2013.
21. Kalkan E. “Utilization of red mud as a stabilization material for the preparation of clay liners”. Engineering Geology, 87(3-4), 220-229, 2006.
22. Yang J, Xiao B. “Development of unsintered construction materials from red mud wastes produced in the sintering alumina process”. Construction and Building Materials, 22(12), 2299-2307, 2008.
23. Liu W, Yang J, Xiao B. “Application of bayer red mud for ıron recovery and building material production from alumosilicate residues”. Journal of Hazardous Materials, 161(1), 474-478, 2009.
24. Özgün MA. Kırmızı Çamur Üretı̇mı̇ ve Değerlendı̇rme Olanakları. Yüksek Lisans Semineri, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2012
25. Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik, Resmi Gazete, No: 27533, 2015.
26. Kılıç Y, Günay E, Marşoğlu M. “Atık kırmızı çamur kullanılarak üretilen renkli beton ürünlerin çevreye uyumluluk performansının incelenmesi”. Sigma Dergisi, 31(3), 409-419, 2013.
27. Gözmen T, Yüzer H, Kalafatoglu E, Balkas T. “Kırmızı çamurun değerlendirilmesi”. Türkiye, TÜBİTAK, 1983.
28. Kara M, Eker_M A, Emrullahoglu Ö F. “Katkılı kırmızı çamurun yapı malzemesi olarak kullanım ı̇mkanlarının araştırılması”. 8. Uluslararası Metalürji ve Malzeme Kongresi, İstanbul, Türkiye, 6-9 Haziran 1995.
29. Kara M, Emrullahoglu Ö F, Göktas A A, Baykara T, Günay V, Özkan T. “Çevreye zararlı atıkların malzeme olarak değerlendirilmesi”. Metal Dünyası Dergisi, 35, 33-39, 1996.
30. Kılıç Y, Günay E, Kara M, Arslan E G, Yılmaz N, Marşoğlu M. “Kırmızı çamurun renkli beton üretiminde pigment olarak kullanımı”. Hazır Beton Kongresi, İstanbul, Türkiye, 20-22 Ekim 2011.
31. Yıldız A, Tınmaz Köse E, Akyıldız A. “Farklı kül ve çamur numunelerinin bertarafı amacı ile inşaat malzemesi olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi”. Türkiye, TÜBİTAK, 108Y233, 2009.
32. Yıldız A, Akyıldız A, Tınmaz Köse E. “Recycling of red mud as a building material via a stabilization/solidification method”. Asian Journal of Chemistry, 25(1), 266-270, 2013.
33. Council of The European Union. “Laying down basic safety standards for the protection of the health of workers and the general public against the dangers arising from ionizing radiation council directive”. Brüksel, Belçika, OJ No. L 159, 29.6.96, 96/29/ EURATOM, 1–114, 1996.
34. European Commission. “Directorate-General Environment, Radiation Protection 122 Guidance on General Clearance Levels for Practices Recommendations of The Group of Experts Established Under The Terms of Article”. Brüksel, Belçika, 31 of the Euratom Treaty, 2000.
35. European Commission. “Directorate-General Environment, Radiation protection 122 Practical Use of the Concepts of Clearance and Exemption-Part II Application of the Concepts of Exemption and Clearance to Natural Radiation Sources”. Brüksel, Belçika, 2000.
36. Akıncı A, Artır R. “Characterization of trace elements and radionuclides and their risk assessment in red mud”. Materials Characterizatıon, 59(4), 417-421, 2008.
37. Türk Standartları Enstitüsü. “Çimento Deney Metotları”. Ankara, Türkiye, TS EN 196-1, 2009.
38. Türk Standartları Enstitüsü. “Atıkların Nitelendirilmesi-Katıdan Özütleme Analizi- Granül Katı Atıkların ve Çamurların Katı Özütlemesi İçin Uygunluk Deneyi”. Ankara, Türkiye, TS EN 12457-4, 2004.